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中圖分類號 F205 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104（2015）09-0021-08 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2015.09.004
進入21世紀以來，溫室效應逐漸凸顯，能源流失問題也日益嚴重，二氧化碳排放的控制問題已上升到全球層面。在這種背景下，針對二氧化碳排放量的計算在當前的研究中顯得尤為重要，其計算結果的準確性不僅直接決定了社會和政府對于碳排放狀況的認識，更會對我國的高耗能產業結構調整、減排計劃的執行以及國際碳排責任的判定產生影響。因此，不斷分析、對比各種計算方法的影響因素、改進計算方法、修正計算結果并對計算進行深入分析，已經成為碳排放相關研究的重要基石。
1 文獻綜述
目前主要的二氧化碳計算方法有能源消耗法、生命周期評價法（LCA，Life Circle Assessment）和投入產出法（IO，InputOutput）。能源消耗法計算二氧化碳排放量是指以統計資料為依托，根據能源的消耗量以及二氧化碳的排放系數進行對二氧化碳排放量的估算。這一計算方法的數據選取較為靈活，可以針對具體的問題選取適合的數據進行分析，許多學者采用這一方法進行計算。但該方法也存在一定問題，比如數據來源不正統可能會導致計算結果較實際偏差過大。何建坤[1]根據Kaya公式及其變化率分析了中國及一些發達國家的二氧化碳排放峰值，并發現單位能耗的二氧化碳排放強度年下降率大于能源消費的年下降率。趙敏等[2]根據2006年IPCC二氧化碳排放計算指南中的公式及二氧化碳排放系數，計算了上海市1994-2006年間能源消費的二氧化碳排放量，并以此分析了二氧化碳排放強度下降的原因。曹孜等[3]根據化石能源的消耗量計算了2008年總體與各部門的二氧化碳排放量以及1990-2008年碳排放強度的發展趨勢，從而進一步研究二氧化碳排放量與產業增長之間的關系。汪莉麗等[4]根據全球及各地區的能源消費歷史數據分析了以往的二氧化碳排放總量、二氧化碳排放累積量和人均二氧化碳排放量，并以此預測了未來的能源消費二氧化碳排放情況。李宗遜等[5]根據昆明市的工業能耗統計數據對昆明市的工業二氧化碳排放、行業二氧化碳排放強度及行業分布做了探究。
生命周期評價法計算二氧化碳排放通常以活動環節為分類單位，要求詳細研究測度對象生命周期內的能源需求、原材料利用和活動造成的廢棄物排放。這一方法能夠具體到產品原材料資源化、開采、運輸、制造/加工、分配、利用/再利用/維護以及過后的廢棄物處理等各個環節，多被用于建筑領域。但在計算生產工序復雜的產品時，存在計算工作量大等缺陷。劉強等[6]利用全生命周期評價的方法對中國出口的46種重點產品進行了碳排放測算，發現這些產品的二氧化碳排放量占全國二氧化碳排放量的比例非常高。張智慧等[7]基于可持續發展及生命周期評價理論界定了建筑物生命周期二氧化碳排放的核算范圍并給出了評價框架和核算方法。張陶新等[8]利用生命周期法構建了測算建筑二氧化碳排放的計算模型，并通過構建的模型分析了中國城市建筑二氧化碳排放的現狀。
投入產出法計算二氧化碳排放量主要以投入產出表為依據，可以根據產品的直接消耗系數及完全消耗系數分別估算二氧化碳的直接排放和間接排放。直接消耗系數是指某一產品部門在單位總產出下直接消耗各產品部門的產品或服務總額。完全消耗系數是指某一部門每提供一個單位的最終產品，需要直接和間接消耗（即完全消耗）各部門的產品或服務總額。這一計算方法的優勢在于可以進行隱含二氧化碳排放（Embodied Carbon Emission）的估算，并且在對于多行業二氧化碳排放進行計算時通過直接消耗系數矩陣以及完全消耗系數矩陣進行一次性估算，減少行業分類的工作量。但是，投入產出法的缺點在于其在計算結果的準確度上不如前兩種二氧化碳排放計算法，因而多被用于隱含二氧化碳排放的計算。Lenzen[9]利用投入產出模型研究了1992年和1993年澳大利亞居民最終需求的能源消費及溫室氣體排放情況，發現65%以上的溫室氣體來自能源的隱含消費。Ahmed和Wyckof[10]根據投入產出方法估算了全球24個國家的貿易隱含碳，證實了產業地理轉移對全球二氧化碳排放的影響。劉紅光等[11]、孫建衛等[12]均采用區域間的投入產出表對中國各區域各行業的二氧化碳排放量做了測算，并針對區域碳減排做了分析。何艷秋[13]利用投入產出法計算了各行業的二氧化碳排放系數，并進一步計算了行業最終產品的直接二氧化碳排放量以及消費中間產品的間接二氧化碳排放量。
二氧化碳排放量的計算方法種類繁多，各有利弊，而現有文獻大多是選取其中一種方法對二氧化碳排放量進行估算，少有針對不同方法的比較研究和對不同影響因素的量化分析。本文梳理了當前主要的二氧化碳排放量計算方法，并基于投入產出法，對比計算了不同考慮因素對于二氧化碳排放量計算的影響，得到各種條件變動情況下所導致的測算偏差。基于投入產出法，對比分析了不同考慮因素對于二氧化碳排放量計算的影響，并計算了各種條件變動情況下的計算偏差。
2 計算方法及數據來源
二氧化碳排放主要包括能源燃燒的二氧化碳排放和水泥生產過程的二氧化碳排放兩類。其中，能源燃燒的二氧化碳排放是指各行業燃燒各種能源所產生的二氧化碳排放，主要根據能源行業對各個行業的能源投入進行計算。水泥生產過程的二氧化碳排放是指在水泥生產過程中因化學反應而產生的二氧化碳排放，主要根據水泥的產量及相關的排放系數進行計算。兩種來源涉及不同的行業，由于各行業在生產、加工過程中都需要能源提供熱力、動力等，因此各行業均存在能源燃燒二氧化碳排放，而水泥生產的過程排放主要與水泥生產相關，屬于非金屬礦物制品業的二氧化碳排放。具體來說，這兩類二氧化碳排放量的計算思路如下：
本文所介紹的二氧化碳排放量計算法適用于各類能源消耗量已知、各行業的能源使用量已知、水泥產量已知并且能源燃燒和水泥生產過程的二氧化碳排放系數均已知的情況，可以計算各年度國家或地區的總二氧化碳排放情況以及分行業二氧化碳排放情況。為方便介紹，本文以2007年中國的二氧化碳排放情況為例，給出其排放量的計算方法。選取的數據來源主要包括2007年的中國能源平衡表與投入產出表，各能源的平均低位發熱量以及單位產熱量下的二氧化碳排放系數，此外還需要水泥產量與水泥生產的二氧化碳排放系數等。其中，2007年的中國能源平衡表與各能源的平均低位發熱量取自國家統計局出版的《2008年能源統計年鑒》，內容包括2007年中國的能源使用情況；各能源在單位產熱量下的二氧化碳排放系數取自日本全球環境戰略研究所出版的《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》，指的是各能源在燃燒后每產生單位熱量所排放的二氧化碳量；水泥產量取自國家統計局公布的2007年全國30個省份水泥產量數據，全國的水泥產量本文認為是各省水泥產量的加總；而水泥生產的二氧化碳排放系數取自Greenhouse Gas Protocol網站關于波特蘭水泥系數的計算。波特蘭水泥是以水硬性硅酸鈣類為主要成分之熟料研磨而得之水硬性水泥，通常并與一種或一種以上不同型態之硫酸鈣為添加物共同研磨，其二氧化碳排放系數適用于對水泥生產過程中普遍的二氧化碳排放量計算。
3 二氧化碳排放量計算
3.1 能源燃燒的二氧化碳排放
全國的總二氧化碳排放量主要通過能源消耗量計算，而分行業的二氧化碳排放主要是將全國的二氧化碳排放總量按行業能耗的比例進行分解得出。在已知能源的燃燒量及二氧化碳排放系數時，二氧化碳排放量為能源的燃燒量與二氧化碳排放系數的乘積。
3.1.1 能源燃燒量
能源的燃燒量計算的關鍵問題在于將“沒有用于燃燒”的能源消費量從總量中剔除。根據能源平衡表顯示，各種能源用于燃燒的部分包括能源的終端消費量、用于火力發電的消費量以及用于供熱的消費量，不包括在工業中被用作原料、材料的部分。
3.1.2 能源的二氧化碳排放系數
能源燃燒的二氧化碳排放系數通過平均低位發熱量和單位熱量的二氧化碳排放系數計算。已知各能源燃燒產生單位熱量的二氧化碳排放系數和各能源的平均低位發熱量（即單位質量的各類能源在燃燒過程中產生的熱量），將各能源燃燒產生單位熱量的二氧化碳排放系數與其平均低位發熱量相乘，即可得出每單位質量的各類能源在燃燒過程中排放的二氧化碳總量，也即各能源的二氧化碳排放系數，計算過程如公式（4）所示，其計算結果見表2。
3.1.3 能源行業的二氧化碳排放系數
通過以上兩部分計算，已經可以得到全國的二氧化碳排放量，接下來需要計算分行業的二氧化碳排放量。如圖1的計算流程圖所示，計算各行業的二氧化碳排放需要用到各能源行業的二氧排放系數以及各能源行業向所有行業的投入關系。
燃燒所產生的二氧化碳排放量，但由于本文使用的中國42部門投入產出表中提供的能源行業僅有煤炭開采和洗選業、石油和天然氣開采業、石油加工煉焦及核燃料加工業、燃氣生產和供應業4個，這些能源行業與各個化石能源之間存在的對應關系如下：煤炭開采和洗選業包括的能源有原煤、洗精煤和其他洗煤，石油和天然氣開采業包括原油和天然氣，石油加工、煉焦及核燃料加工業包括汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油氣、煉廠干氣、其他石油制品、焦炭和其他焦化產品，燃氣生產和供應業包括焦爐煤氣和其他煤氣。各能源行業產生的二氧化碳排放量即為燃燒與其相關能源產品所產生的二氧化碳排放量之和。
這里需要說明的是，在使用投入產出法計算各行業的能源消耗量時，是否剔除能源的轉化部分、是否減去固定資本形成及出口投入都會導致二氧化碳排放結果的不同。原因在于，雖然全國42部門所需的能源均是由四個能源行業提供，但這四個能源行業所投入的能源卻并非全部用于國內產品生產的能耗，其中有三種用途需要在計算時單獨處理：①作為原材料進行加工轉換的部分，如煤炭煉焦、原油加工為成品油、天然氣液化等的消耗；②作為存貨及固定資本形成等的部分；③作為能源產品出口給國外或調出本地的部分。由于這些部分的燃燒過程不在本地，所排放的二氧化碳也不屬于本地排放。因此，在計算能源行業的投入金額時，是否剔除這三部分，會對計算結果產生影響。
本文將分別計算是否剔除以上三部分能源消耗的情況。首先，在不剔除這三類能源消耗的情況下，各能源行業用于燃燒部分的總投入金額為：
3.1.4 各行業的能源燃燒排放
在以上計算的基礎上，可以計算投入產出表中42行業各自的能源燃燒排放量。計算方法如公式（8）所示，將投入產出表中能源行業j對行業k的能源投入，乘以公式（7）中能源行業j的二氧化碳排放系數，可以計算得出能源行業j給行業k帶來的二氧化碳排放量。而行業k的能源燃燒排放為各能源行業投入到行業k的能源燃燒排放量之和，即：
3.2 水泥生產過程的二氧化碳的排放
由于水泥在生產過程中會產生復雜的化學反應，產生二氧化碳，這部分二氧化碳排放被稱之為水泥生產的過程排放，在我國二氧化碳排放總量中占到相當比例，因此，在計算中國的二氧化碳排放總量時，是否考慮水泥的過程排放也會影響最終的計算結果。
水泥的生產屬于非金屬礦物制品業，其二氧化碳排放的計算公式為：
EC=QC×v （9）
其中：EC為水泥生產中的二氧化碳排放量，QC為水泥的總產量，v為水泥生產的二氧化碳排放系數。
本文選取的水泥生產二氧化碳排放系數為波特蘭水泥系數，根據Greenhouse Gas Protocol，取值為每t的水泥產量在生產過程中排放
0.502 101 6 t的二氧化碳。水泥產量方面，根據國家統計局統計數據，將中國各省在2007年的水泥產量加總后可得全國在2007年的水泥總產量，共計135 957.6萬t。將這兩個數據代入公式（9）中計算可得，2007年中國水泥生產過程中的二氧化碳排放總量為68 264.5萬t。需要指出的是，在分行業統計的二氧化碳 排放中這一排放屬于非金屬礦物制品業。
4 不同考慮因素對計算結果的影響
根據本文第二部分對計算方法的介紹可以發現，從“是否剔除能源的轉化部分”、“是否減去固定資本形成總額與出口、調出的能源投入”以及“是否考慮水泥生產的過程排放”這3個角度出發，我們可以用23=8種方式對二氧化碳的排放量進行計算，如表3所示。理論上“剔除能源的轉化部分，減去固定資本形成總額與出口、調出的能源投入并且加上水泥生產過程排放”的情況下所得計算結果是最為準確的。因此，為了保證計算結果的準確性，在條件允許的情況下，上述三個角度的問題均需要考慮在內。當數據缺失的時候，就需要進行折衷，采取其他幾種“不完美的”方法進行計算：比如當能源轉化情況不明，即
能源轉化率或能源轉化量未知的情況下，應選取不剔除能源的轉化部分的方法計算；當缺乏固定資本形成總額與出口、調出能源投入的信息，也即投入產出表最終使用部分情況不明時，應選取不減固定資本形成總額與出口、調出的能源投入的方法計算；而在水泥產量或水泥生產的二氧化碳排放系數未知時，計算中不考慮水泥生產的過程排放。相應地，如果這三個角度的問題沒有被完全考慮，計算結果也會存在一定程度的偏差。只有在偏差度允許的情況下，該計算方法才是有意義的。因此在采取這些方法計算時，應首先確定各個方法計算結果的準確性。
為了分析各種方法計算得到的二氧化碳排放量的準確性，本文分別利用以上8種“不完美的”計算方法計算了中國2007年的二氧化碳排放量。表3中以“是否剔除能源的轉化部分”、“是否減去固定資本形成總額與出口、調出的能源投入”以及“是否考慮水泥生產的過程排放”作為計算變量，展示了各種計算方法得到的結果。當變量取1時為考慮該角度的計算方法，變量取0時為不考慮該角度的計算方法，一共列出8種二氧化碳排放量的計算方法。其中，由于三個變量均取1時，（即“剔除能源的轉化部分，減去固定資本形成總額與出口、調出的能源投入并且加上水泥生產的過程排放時”）所得到的計算結果最為準確，因此表3中以三個變量均取1的情況為基準情況，并將其余方法的計算結果與基準情況進行比較，得出各方法下計算結果的準確性偏差。
總排放量方面，計算結果顯示，總排放量僅受“是否考慮水泥的過程排放”影響。如表3所示，總排放量的取值僅有兩種情況，考慮水泥的過程排放時總排放量為695 167.1萬t，不考慮水泥的過程排放時總排放量為626 902.6萬t。原因在于本文中二氧化碳排放量的計算包括能源燃燒二氧化碳排放量的計算和水泥生產二氧化碳排放量的計算兩類，其中燃燒排放的總量是根據能源平衡表中能源燃燒量計算得出，如前文中的公式（3）所示，與公式（5）、（6）中“是否剔除能源的轉化部分”、“是否減去資本形成總額及出口和調出”無關（只影響結構不影響總量），因此總排放量僅受“是否考慮水泥的過程排放”影響。
不考慮能源的轉化部分會使中間使用二氧化碳排放量被高估，最終使用二氧化碳排放量被低估。如表3所示，在不剔除能源的轉化部分，減去資本形成總額及出口、調出的能源投入，并考慮水泥的過程排放時，中間使用的二氧化碳排放量較基準情況高出0.3%，最終使用的二氧化碳排放量較基準情況低11.7%。原因在于不剔除能源的轉化部分即認為所有的能源投入均被用于燃燒，這其中包括真正用于燃燒的部分和實際用于轉化的部分，而用于轉化的部分在轉化成新的能源后也會再次作為燃燒部分計算，也即這部分能源燃燒會被計算兩次。這意味著在計算各行業的二氧化碳排放量時，存在轉化工序的行業，其能源燃燒量被高估，總燃燒量一定的情況下，其他沒有轉化工序的行業和最終使用中的能源燃燒量會被低估，導致最終使用二氧化碳排放量的低估及中間使用二氧化碳排放量的高估。不考慮資本形成總額及出口、調出的能源投入會使中間使用二氧化碳排放量被低估，最終使用二氧化碳排放量被高估。表3顯示，在不減資本形成總額及出口、調出的能源投入，剔除能源的轉化部分，并考慮水泥的過程排放時，中間使用二氧化碳排放量較基準情況低3.0%，最終使用二氧化碳排放量較基準情況高103.5%。原因在于能源行業對資本形成總額（包括固定資本形成總額和存貨增加）的投入是將該部分能源以固定資本的形式保留到庫存中，并未用于燃燒，而能源行業的出口與調出是將能源以商品的形式轉移出本地，其之后無論是否用于燃燒，產生的二氧化碳均不屬于本地排放。如果不考慮公式（6）中能源行業j對資本形成總額及出口、調出的能源投入，會使得該能源行業j的總投入金額Dj被高估，從而導致公式（7）中二氧化碳排放系數ej被低估，那么所有通過ej計算的行業二氧化碳排放量均會被低估，使得計算所得各行業的二氧化碳排放量下降，中間使用的二氧化碳排放量減少，而最終使用的二氧化碳排放量增加。
不考慮水泥的過程排放會使中間使用中非金屬礦物制品業的二氧化碳排放量被低估。水泥的二氧化碳排放是指在水泥生產過程中，由于化學反應產生的二氧化碳排放，它屬于非能源燃燒的二氧化碳排放。根據前文的計算，2007年全國水泥生產的過程二氧化碳排放量為68 344.7萬t，因此表3所示“是否考慮水泥的過程排放”，也即是否在非金屬礦物制品業的二氧化碳排放中加上水泥生產的過程排放量，可以看到在不考慮水泥的過程排放，剔除能源的轉化部分，并減去資本形成總額及出口、調出的能源投入時，中間使用部分的二氧化碳排放量較基準情況減少10.1%。實際上，非能源排放，也即過程排放還包括其他化學反應排放、碳水飲料的排放等，本文僅考慮水泥生產這一項過程排放的做法也有待在后續研究中進行進一步的完善。
綜上所述，在剔除能源的轉化部分、減去資本形成總額及出口調出的能源投入并考慮水泥的過程排放時計算方法最為準確，與之相反，忽略所有以上因素的計算方法偏差最大。此外，不剔除能源的轉化部分、不減資本形成總額及出口調出的能源投入、不考慮水泥的過程排放均會導致計算結果被高估或低估。根據中間使用排放量比較，這三個變量的計算優先度為水泥的過程排放最重要（缺失導致結果偏低10.1%），資本形成總額及出口、調出的能源投入次之（缺失導致結果偏低3.0%），能源的轉化部分最末（缺失導致結果偏高0.3%）。根據最終使用排放量比較，這三個變量的計算優先度為資本形成總額及出口、調出的能源投入最重要（缺失導致結果偏高103.5%），能源的轉化部分次之（缺失導致結果偏低11.7%），水泥的過程排放不產生影響。根據總排放量比較，這三個變量的計算優先度為水泥的過程排放最重要（缺失導致結果偏低9.8%），能源的轉化部分與資本形成總額及出口、調出的能源投入不產生影響。不僅如此，當這三個變量中有兩個或三個取0時，計算結果同時受這兩三個變量缺失的影響，二氧化碳排放量的變化幅度疊加。表3顯示，僅考慮剔除能源的轉化部分時，中間使用排放量被低估13.2%，最終使用排放量被高估103.5%；僅考慮資本形成總額及出口、調出的能源投入時，中間使用排放量被低估9.8%，最終使用排放量被低估11.7%；僅考慮水泥的過程排放時，中間使用排放量被低估2.1%，最終使用排放量被高估71.0%；三個變量均不考慮時，中間使用排放量被低估12.2%，最終使用排放量被高估71.0%。
5 結論及建議
本文梳理了當前主要的二氧化碳排放量計算方法，并基于投入產出法，對比計算了不同考慮因素對于二氧化碳排放量計算的影響，研究發現：計算方法方面，本文認為二氧化碳排放的主要來源可以分為能源燃燒排放和水泥生產過程排放兩大類，在進行行業二氧化碳排放量的計算時應將這兩部分都考慮在內。其中，能源燃燒的二氧化碳排放量可根據分行業的能源消耗量計算，水泥生產的二氧化碳排放量可根據全國水泥產量計算。該方法不僅可以避免能源消耗法數據選取不統一、生命周期評價法多行業計算工作量大，投入產出法計算結果較粗糙等缺陷，得出較為準確的計算結果，還可以同時進行多省份、多行業二氧化碳排放量的計算，簡化計算步驟，提升計算效率。計算準確性方面，“是否剔除能源的轉化部分”、“是否減去固定資本形成總額與出口、調出的能源投入”以及“是否考慮水泥生產的過程排放”3個因素將對我國二氧化碳排放量的計算結果產生影響。其中，“是否考慮水泥生產的過程排放”影響碳排總量的計算，而其他2個因素主要影響碳排放量的結構。本文認為，在“剔除能源的轉化部分、減去資本形成總額及出口調出的能源投入、考慮水泥的過程排放”情況下得到的二氧化碳排放量計算結果最為準確。在此基礎上，若不剔除能源的轉化部分，會使中間使用排放量被高估0.3%，最終使用排放量被低估11.7%；若不減去資本形成總額及出口調出的能源投入，會使中間使用排放量被低估3.0%，最終使用排放量被高估103.5%；若不考慮水泥的過程排放，會使中間使用排放量被低估10.1%，總排放量被低估9.8%。
基于以上結論，本文提出以下建議：
（1）不斷推進二氧化碳計算方法的相關研究，提高對計算結果準確性的關注和重視。二氧化碳排放量作為衡量多種能源和環境問題的主要指標，其計算結果的準確性具有非常重要的意義。從總量上看，我國二氧化碳排放量的大小直接決定了社會各界對于我國碳排放現狀的認識，然而，忽視水泥生產過程排放等因素將會使我國碳排總量被低估接近10%，這將直接影響我國社會各界對自身排放現狀的正確認識，難以引起人們對能源和環境問題的重視，拖緩減排政策的推廣力度和執行程度，甚至影響我國減排目標的達成。排放結構上看，能源轉化、資本形成以及出口和調出等因素將會影響我國碳排結構的準確性，影響高耗能產業的確定和低碳產業結構調整。此外，在國際社會方面，各國減排責任的劃分越來越多受到關注，我國作為快速崛起的重要經濟體，其減排責任的確認更是備受矚目。因此，我國碳排量計算的準確性決定著我國在國際社會是否承擔了合理的減排責任，這一點不僅關乎我國和其他發展中國家的國際責任，更是世界環境問題的主要議題。
（2）關注二氧化碳排放量計算方式的選擇，在誤差允許的范圍內選擇準確度更高的方式進行計算。本文從3個角度出發，提供了計算二氧化碳排放量的8種不同方式，確定了最為準確的計算方式并對其他方式的偏差進行了計算和分析。各種方式對不同的影響因素各有取舍，側重點各不相同，準確度也有所偏差。因此，在數據可及性滿足且工作量大小適當的前提下，建議學者采用本文確定的準確方法進行二氧化碳排放量的計算，然而，如果數據不夠充分或受工作量大小限制，則應根據本文得到的各種方法的偏差原因和偏差幅度，在誤差允許的范圍內，針對不同的研究目的選取各自重點關注的主要問題，進而選取在重要環節上準確度更高的方法進行計算，以在最大程度上保證計算結果的準確性。
參考文獻（References）
汽車：一輛每年在城市中行程達到2萬千米的大排量汽車釋放的二氧化碳為2噸。發動機每燃燒1升燃料向大氣層釋放的二氧化碳為2.5千克。
人體：每人每天通過呼吸大約釋放1140克的二氧化碳。
植物：植物在白天吸收二氧化碳，夜晚釋放，因此植物的二氧化碳凈排放量為零。一棵中等大小的植物每年能吸收大約6千克的二氧化碳。
電腦：使用一年平均間接排放10.5千克二氧化碳。
鹵素燈泡：間接二氧化碳排放量年均10.8千克。
暖氣：使用煤油作為燃料的暖氣一年向大氣層排放的二氧化碳量為2400千克。使用天然氣的二氧化碳排放量為1900千克，電暖氣則只有600千克。
洗衣機：間接二氧化碳排放量年均7.75千克。
冰箱：間接二氧化碳排放量年均6.3千克。
電視：間接二氧化碳排放量年均1.7千克。
雞蛋：盡管雞蛋是天然食品，但為了使它能擺上餐桌，需要經過飼養、包裝和運輸等過程，均會排放出二氧化碳。
雞肉：生產雞肉過程中排放的溫室氣體是生產牛肉過程的4倍。
奶制品：奶制品的生產需要經過巴氏滅菌法消毒，這就需要在15秒內把牛奶加熱到72攝氏度。如果選擇高溫滅菌，則需要加熱到140攝氏度，耗時也更長。
進口水果：用飛機運輸1噸水果，飛行里程為1萬千米，排放的二氧化碳量為3.2噸。
冷凍食品：盡管生產糧食、蔬菜和水果的過程比生產肉類排放的二氧化碳少，但冷凍食品需要經過清潔、加熱、包裝和冷凍的過程，這都會造成二氧化碳的排放。
盡管二氧化碳市場是商品投資的新領域，但自2005年以來，它便顯示出強勁的增長勢頭，流動性不斷增加。2005年，二氧化碳市場交易額僅為94億歐元，到2007年，全球二氧化碳交易增至404億歐元。2008年的交易有望達到大約630億歐元。這意味著從2005年到2008年，該市場的復合年增長率達到88％。鑒于大多數監管問題已經理清，今后幾年二氧化碳排放權交易有望形成更大的流動性。
一些地區性的交易計劃也在醞釀或實施。如美國東北部的地區溫室氣體協議（RGGI），澳大利亞新南威爾士州溫室氣體減排證，等等。排放權交易機制將很快被引入美國、日本、新西蘭和加拿大。
通過聯結其他計劃及納入新的產業，歐盟排放配額交易制度可發展成為全球性制度。隨著交易量的不斷增加，二氧化碳正在成為能使投資者以較低的流動風險進行較大規模運作的市場。現在，歐洲氣候交易所（ECX）的日均成交額為2.5億歐元。
前景廣闊的投資產品
長遠來看，氣體排放與經濟活動息息相關，排放量會逐年增加，而減排第二階段（2008年-2012年）內的配額量相對平穩。因此，減排配額的短缺情況就會加重，而對減排的需求則會增加。預計在第三階段（2013年-2020年），二氧化碳價格水平將繼續上漲，因為這一階段排放配額將會收緊，并逐年減少，以便達到歐盟委員會在2020年實現在1990年基礎上減排20％的目標（也可能是30％，這取決于在《京都議定書》后簽訂的國際協議）。
另外，最廉價的減排已經率先實現：用于減少每噸二氧化碳排放的成本將逐年增加。綜合這兩種影響，我們預計到2010年，甚至更早，二氧化碳排放配額價格可望超過30歐元/噸。
現在看來，有足夠的理由促使投資者對二氧化碳進行投資，使其投資組合多樣化。例如，二氧化碳資產與所有其他資產類別都具有低相關性，并且它能防御通貨膨脹的沖擊。分析顯示，二氧化碳回報率與其他主要資產類別回報率的相關性是負相關或是相關性低于10％。
不過，市場上的二氧化碳相關金融產品，尚處于發展階段。
首先，中國國內的大部分投資，均局限在幾家主要銀行金融機構提供的人民幣結構性存款。一小部分是投資以美元計價的產品。另一方面，二氧化碳相關投資，則是通過中期票據形式在零售/高凈值市場進行的，而機構投資者更偏愛掉期和期權。
其次，盡管國際市場可投資標的甚多，但在中國發售最多的還是那些保本型、短期產品（一年至兩年），視期限內二氧化碳配額價格表現獲得回報。各類指數型產品也已發行，同屬保本型，年化收益率為10％左右。在下一個階段，正如在其他領域所看到的，我們希望極為關注二氧化碳市場的風險偏好型投資者，投資于具有更高收益預期的非保本型結構產品。
最后，投資者已經能夠運用各種參考價格來評估二氧化碳市場。與傳統的商品相關結構性產品一樣，歐洲氣候交易所的二氧化碳排放配額期貨合約是主要的參考價格。而許多產品也可以與法興創設的指數――SGI-ORBEO二氧化碳配額指數掛鉤。該指數覆蓋整個二氧化碳市場，包括二氧化碳排放配額（EUA）和核證減排量（CER）。
SGI-ORBEO二氧化碳配額指數旨在對《京都議定書》下發出的二氧化碳排放權的市場表現發揮杠桿作用，其目標是超越單純追蹤二氧化碳排放配額EUA的各類指數。
在實踐中，該指數復制了一個歐洲氣候交易所排放配額期貨合約（ECX EUA）和一個核證減排量期貨合約（ECX CER）。該指數的初設權重（隨時間調整）為50％EUA和50％CER，顯示其目前傾重于核證減排量，旨在抓住核證減排量與排放配額相比估值偏低的獲利機會。
核證減排量對排放配額的折價短期內將繼續縮小，因為對于通用型買家來說，核證減排量與排放配額具有同等的經濟價值，且目前處于短缺狀態。再者，核證減排量將在不同的新興交易計劃中，越來越多地被作為主要的二氧化碳通貨使用。最后，核證減排量已被一再證明，它比排放配額更抗跌。因此，投資與SGI-ORBEO二氧化碳配額指數掛鉤的結構性產品，比投資單純掛鉤二氧化碳排放配額的產品收益更大。
邁向無二氧化碳型經濟
二氧化碳也在吸引重視社會責任投資（SRI）的基金經理的興趣，他們試圖使投資的社會效益和經濟回報都達到最大化。社會責任投資的資產額已增長至約3萬億美元。
資產管理者可以將二氧化碳產品引入許多投資組合，以抵消其中的含二氧化碳部分。二氧化碳也可以引入一些現行的主流商品指數，使持有這類資產達到“二氧化碳中性”，并反映二氧化碳商品的日益重要性。今后，絕大多數上市公司都將完成其二氧化碳排放的計量，它們現在已經開始進行一些諸如“二氧化碳披露項目”這樣的工作。屆時，有可能將基于二氧化碳排放配額的產品加入任一股本投資組合之中，以確保其二氧化碳中性。
這種資產添加配置將首先受到SRI分析師的推動，并會因越來越多的股東和消費者在向企業管理者提出的要求中包含了二氧化碳中性原則而發揚光大。如果其全部潛力得以實現，則正如有人曾預測的一樣，二氧化碳市場將不再是一個被動符合性驅動的市場，而開始成為最大的商品市場之一。
作者為法國興業銀行大宗商品結構性產品主管
二氧化碳減排機制
《京都議定書》于1997年在京都簽署, 簽署的國家，其溫室氣體的排放量會受到限制（至2008月5月，全球簽署的國家為181個）。受管制的國家分為歐盟國家和非歐盟國家, 它們的目標是要于2008年至2012年期間, 把全球二氧化碳的排放量減少至1990年水平的95％。
歐盟國家所采用的是European Union Emission Trading System (EU ETS)。在這個制度下，每個國家的政府會給予當地的工廠特定數量的European Union Allowances（EUAs），任何工廠每排放1噸二氧化碳便要提供1噸EUA。
艾雅法拉火山的噴發不僅將火山灰與熔巖拋入空中，還就此激發了人們關于一些有趣話題的思考。我們已經意識到了全球化系統對空間旅行的依賴程度，也提醒了我們關于自然的強大破壞力與原始美麗。
但尤為重要的是火山爆發賜予我們一個難得的機會來一勞永逸地解決氣候懷疑論者長期以來的謊言，即火山噴發所產生的二氧化碳遠比人類活動產生的二氧化碳要多。這個謊言一直以來深受氣候懷疑論者的喜愛，近幾個月來因為礦產地質學家伊恩?普利摩爾的言論而尤為普遍，他曾在2009年寫了一本被懷疑論者奉為圣經的《天堂與地獄》。
以下就是普利摩爾2009年8月在澳大利亞ABC網站上發表的文字：
大氣層中所含二氧化碳只占地球表層二氧化碳儲量的0.001％，地殼底層與地幔中的含量要遠比大氣層中的含量多得多。人類排放到大氣中的二氧化碳含量也不容忽視，盡管在過去的250年中，人類排放到大氣層中的二氧化碳只是大氣層二氧化碳吧含量來源火山某一天的一次“咳嗽”就可以做到。日漸受到追捧的懷疑科學網站的約翰?庫克在網站上將“火山排放的二氧化碳比人類排放的多”的言論列為第54個被戳穿的科學謊言(該日益增加的名單榜上有名者迄今總數為107個)。
這也是我同事詹姆斯?蘭德森于2009年12月采訪普利摩爾時候持有的觀點。在《天堂與地獄》一書中，普利摩爾說道：“火山噴發所釋放的二氧化碳含量比全世界所有車輛與工廠的二氧化碳排放總和還要大。”蘭德森引用美“人類排放到大氣層中的二氧化碳含量是火山噴發釋放的含量的130倍之多。”
普利摩爾隨即反駁說這個數量并不包括海底火山噴發所釋放的二氧化碳。但是，當蘭德森向美國地質調查局核查該說法時卻得到了如下的回復：
我可以向你保證，國家地質調查局網頁上的“130倍”這個數字是將所有火山噴發――海底火山以及陸上火山――計算在內的約數……地質學家有兩種方法來計算海洋中脊火山噴發二氧化碳的釋放量。在全球陸上火山噴發二氧化碳釋放量總數計算出來之前，我們就已經有了對于海洋中脊火山噴發二氧化碳釋放量的統計數字。
對該問題的爭論早已沸沸揚揚了，而人們對艾雅法拉火山的關注使得這一問題重新升溫，并再一次備受關注。
專家說道，冰島艾雅法拉火山每天的二氧化碳排放量為15 000噸～300000噸，這個數字與一家中小型歐洲企業排放量相當。
假設艾雅法拉火山排放的二氧化碳氣體成分與先前附近火山所釋放的氣體成分相當，英國杜倫大學地球學家在一封郵件中說道“艾雅法拉火山每天的二氧化碳釋放量為15 000噸”。
巴黎全球物理研究所的帕特里克?阿拉德給出的“最高數字”為每天300000噸。但二者都堅持說這些數字都只是粗略估計而已。
世界資源研究所的數據庫顯示(該機構致力于全球環境與可持續發展的跟蹤)，如果火山排放物在大氣中飄浮超過一年，艾雅法拉火山在全球二氧化碳氣體排放名單上的位置將位于第47位～75位，該名單是根據各國二氧化碳氣體排放量而制定的。
碳捕捉，就是捕捉釋放到大氣中的二氧化碳，壓縮之后，壓回到枯竭的油田和天然氣領域或者其他安全的地下場所。
如今，全世界各個國家研究二氧化碳捕集和封存的技術方興未艾、如火如荼。但6月19日，美國國家研究委員會的一項獨立研究發出警告，二氧化碳的排放導致溫室效應，被認為是引發全球變暖的一大重要原因，（CCS）有可能誘發更大的地震。
碳捕集與封存
(CCS）是指將大型發電廠、鋼鐵廠、化工廠等排放源產生的二氧化碳收集起來，并用各種方法儲存以避免其排放到大氣中的一種技術。 CCS技術包括二氧化碳捕集、運輸以及封存三個環節，它可以使單位發電碳排放減少85%-90%。
這項技術的研究可以追溯至1975年，當時的美國將二氧化碳注入地下以提高石油開采率，但將它作為一項存儲二氧化碳以減少溫室氣體排放的環保工程，則開始于1989年的麻省理工大學，直至近年來，這項技術得到更多的重視和研究，它被認為是一種可以減少空氣中二氧化碳濃度的方法。目前，據專家介紹，從技術層面來說，應用于碳的捕集、運輸以及封存的各項技術其實都是已有的、成熟的，只不過在此前并未應用于CCS方向，問題主要存在于現有發電廠的改造以及新建發電廠的技術和資金投入。
二氧化碳的捕集方式主要有三種：燃燒前捕集（Pre-combustion）、富氧燃燒（Oxy-fuel combustion）和燃燒后捕集（Post-combustion）。無論哪種捕集方法，簡而言之是將燃煤發電廠產生的氣體收集起來，經過脫硫、氮氧化物等等制備后，將二氧化碳分離并收集起來。
二氧化碳運輸，捕集到的二氧化碳必須運輸到合適的地點進行封存，可以使用汽車、火車、輪船以及管道來進行運輸。一般說來，管道是最經濟的運輸方式。 2008年，美國約有 5800千米的二氧化碳管道，這些管道大都用以將二氧化碳運輸到油田，注入地下油層以提高石油采收率（Enhanced Oil Recovery，EOR）。
“捉拿”技術各顯千秋
2010年7月，由我國安徽理工大學張明旭教授帶領的科研團隊在實驗室小試裝置成功的基礎上，自行設計和建造的利用稀氨水捕集二氧化碳中試裝置在安徽淮化集團實現連續運轉，并順利生產出了首批合格的碳酸氫銨產品。該裝置具有常溫、常壓、一次吸收和反應、能耗低、工藝簡單、安全穩定等顯著特點。該裝置通過氨法對煙道氣中的二氧化碳進行捕集和吸收，每小時可處理煙道氣1000立方米左右，煙道氣中的二氧化碳脫除效率達80％以上，減排二氧化碳超過110立方米（煙道氣中二氧化碳濃度按13%計算）以上，每小時可生產碳酸氫銨肥料270公斤左右。該技術的研究開發既可以減少二氧化碳排放，保護環境，又可使污染物變廢為寶。
今年2月，美國一個研究團隊發現一種具有八角形孔窗的天然沸石尤其擅長捕捉二氧化碳的行蹤，在效率和經濟上遠勝于目前的工業洗滌器。沸石是一種礦石，其晶格中存在很多大小均一的通道和空腔，一克沸石孔穴和通道的內表面積可達500平方米到1000平方米，這種沸石每立方厘米的小孔足可吸附0.31克的二氧化碳。由此可以吸取或過濾大小不同的分子，并可重復使用幾百次，是過濾、擦洗含許多雜質氣體的混合氣體中有害分子的理想選擇，也在化學工業中被廣泛應用于催化劑和過濾器。
挪威在5月份，啟用了世界上規模最大的碳捕獲和儲存（CCS）技術發展設施。由挪威政府投資10億美元（約為63億元人民幣）資助的蒙斯塔德技術中心將測試兩種燃燒后碳捕獲技術，一種以胺為基礎，另外一種以冷凍的氨溶劑為基礎。該設施的獨特之處在于，它可以測試來自附近兩個地點的廢氣——一個280兆瓦的熱電聯產工廠和每年產生1000萬噸排放的蒙斯塔德煉油廠。它們制造的煙氣里二氧化碳的含量各不同，分別約為3.5％和13％。
6月份，英國研究人員研發出一種新型多孔材料，這種材料中的孔洞就像一個個“籠子”。諾丁漢大學等機構研究人員在英國《自然?材料》雜志上報告說，這是一種名為NOTT－202a的新材料。如果把空氣壓入這種多孔材料之中，大部分氣體如氮氣、氧氣、氫氣和甲烷等隨后可以從“籠子”中出來，唯獨二氧化碳會被留下，鎖在“籠子”中。
碳捕的爭議
二氧化碳的排放導致溫室效應，被認為是引發全球變暖的一大重要原因。6月19日，美國國家研究委員會的一項獨立研究發出警告，二氧化碳捕獲與封存（CCS）風險太大，地下封存有可能誘發更大的地震。該研究已發表在最新一期美國《國家科學院院刊》上。
地球物理和環境地球系統科學部門教授馬克和史蒂文?戈雷利克發表文章說：“將大量的二氧化碳注入大陸內部常見的脆性巖石當中會高概率地觸發地震。而且即使是小到中等規模的地震都會威脅到二氧化碳庫密封的完整性，在此背景下，大規模的實施CCS可能是一個具有高風險且不會顯著減少溫室氣體排放的戰略。”
美國國家研究委員會指出，CCS將涉及長時間注入地下最大量的流體，可能會導致更大的地震。CCS需要地下泄漏率每千年小于1％，以達到可再生能源相同的氣候效益。而近年來在美國注入到地下的污水已經與發生小到中級的地震有所關聯。理由之一是，早在1960年，科羅拉多州就有明顯例證；另外的例子出現在去年阿肯色州和俄亥俄州。如果試圖將二氧化碳封存地層數百年到數千萬年，引發類似規模的地震可能性將相當大。
環保組織地球之友的一份報告指出：以英國為中心的碳抵消行業有著數十億美元的交易量，但這個行業并沒有起到降低全球溫室氣體排放的作用。碳抵消計劃的問題在于，它減少的溫室氣體比科學家所說的避免災難性氣候變化所需的量要小的多。如果是這樣的話，抵消計劃就不可能夠推行，也不能夠計算清楚一項計劃究竟能夠減少多少碳排放。
關鍵詞：投入產出分析；二氧化碳排放；進出口貿易；
1引言
2009年底召開的哥本哈根會議吸引了全世界的目光，“碳排放”問題也隨之成為了最引人注目的焦點。我國在會議上宣布，到2020年實現單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%-45%的行動目標。據海外研究機構估計，中國目前二氧化碳的排放量2007年已經超過美國，成為世界第一大溫室氣體排放國。而且中國溫室氣體排放可能在二十年內翻番甚至更多，因此中國在兌現二氧化碳減排諾言的實踐中將面臨巨大的挑戰。
國際貿易是影響一國溫室氣體排放量的重要因素。在國際貿易過程中，由于各國國際分工、產業結構、能源利用效率、技術條件以及貿易結構等方面的差異，必然會出現碳排放轉移問題。隨著經濟全球化速度的不斷加快，我國對外貿易高速增長。在拉動經濟發展的同時，也造成了我國的貿易碳污染。因此從外貿結構角度來探討我國節能減排的新途徑，具有很強的現實意義。本文將利用投入產出方法客觀評估和定量分析進出口貿易對我國二氧化碳排放的影響。
本文在目前國內外關于能源消耗問題已有的研究結果上，將通過分析外貿商品在本國經濟運行中所起的作用，定量測算外貿商品的二氧化碳排放量，進而分析外貿商品結構對二氧化碳排放量的影響，找到對外貿易中減少二氧化碳排放的途徑。
2模型及評價指標體系的構建
由于投入產出表明確直觀的從產業角度反映了國民經濟各部門的各種分配和消耗關系，因此要全面評價一個部門基于國際貿易的完全碳排放量，本文采用了投入產出方法。
根據國家統計局已經公布的《2007年中國投入產出表》，本文將采用2007年42×42部門的全國投入產出表。從總體上來看，我國能源消耗重點集中在第二產業的工業部門，而第三產業各產品部門能源消費量少，污染排放小。因此為了便于計算和討論，本文把投入產出表中第三產業的16個部門合并成能源平衡表中第三產業的3個行業部門。合并后的投入產出表是29×29個部門。[1]
我國貿易出口中的內涵二氧化碳量是別國綜合評估在享用我國出口商品時而避免在本國排放的二氧化碳量。由于在一般的經濟活動中，各產業產品的生產不僅會直接導致最終生產部門的能源消耗，還會通過消費各種原材料及輔助材料進而間接引起其他部門的生產與能源消耗，而能源的消耗量通過某些技術參數換算即得到二氧化碳排放量。因此嚴格意義上講，我國貿易出口中內涵的二氧化碳量是不同的貿易商品從生產到出口形成最終產品等環節累計二氧化碳量直接排放和間接排放之和。即完全排放。同樣，進口產品隱含別國為了出口而在其國內排放的二氧化碳量，進口產品也包含能源消耗和二氧化碳排放。但值得注意的是，進口產品是在國外生產，由于國內外在生產技術、能源利用效率等方面存在差異，其產品生產所消耗能源量也會出現不同。因此不能把在國外生產的進口產品所產生的二氧化碳排放量作為國內的二氧化碳減排量，必須從進口產品在本國經濟運行過程中所起作用的角度來考慮，即假定在本國生產條件下，這些進口產品作為國內最終產品生產而產生的二氧化碳完全排放量。
3對外貿易的二氧化碳排放實證
分析根據2007年的投入產出表和各部門2CO排放數據，計算得出各部門產品的2CO直接和完全排放系數，如表1所示。可以看出，直接排放系數大的部門其完全排放系數也相對較大，如部門2“煤炭開采和細選業”、部門12“化學工業”、部門13“非金屬礦物制品業”以及部門14“金屬冶煉及壓延加工業”等等，其2CO直接排放和完全排放系數都位于29部門的前列，值得重點關注。由于它們的進出口比重也比較大，會對出口排放強度和進口減排強度產生較大影響。此外有些直接排放系數和完全排放系數呈現出明顯的差異，較小的部門，其完全排放系數可以擴大很多。如第18個部門“電氣機械及器材制造業”，直接排放系數僅為0.14，完全排放系數則擴大了近17倍，達到2.37，充分說明了產品生產過程中2CO間接排放的重要影響。
各部門產品2CO直接排放系數和完全排放系數（噸/萬元）部門編號部門直接排放系數完全排放系數kf出口比重進口比重列出了根據2007年投入產出表以及進出口額計算所得結果。由表可見，2CO出口排放強度小于2CO進口減排強度，這就意味著,單位出口產品內含的能源消耗低于單位進口產品帶來的能源節省,也即對外貿易有助于節約能源消費,有助于降低單位產值能耗。但是從我國對外貿易的二氧化碳轉移總量上看，由于進出口貿易量之間的差異，出口規模的迅速增長導致我國2007年對外貿易2CO排放量大于2CO減排量，分別為192401.01萬噸和149177.35萬噸。處于2CO凈進口狀態，為貿易碳污染轉入國。
4結論和政策
建議總體上看，由于在國際產業分工中，我國處于產業鏈的低端，生產和出口了大量的高耗能和高排放產品，承擔了大量本應在進口國排放的二氧化碳。導致對外進出口貿易中出口二氧化碳耗能高于進口二氧化碳省能。由于國家貿易碳排放的變化，不僅受進出口規模、進出口結構的影響，更受部門能源利用結構和能源強度等生產技術因素的影響，考慮到國家現階段經濟發展及能源結構特點，中國在未來的對外貿易中，不僅適當控制高能耗、高碳排的部門出口規模，鼓勵低耗能產品的出口；更要降低高耗能產品進口門檻。同時應積極引進先進生產技術，提高能源利用效率，降低部門能耗強度。優化我國進出口貿易的產業結構，在促進經濟發展的基礎上實現節能減排的目標。新晨
[參考文獻]
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除了二氧化碳外,目前發現的人類活動排放的溫室氣體還有甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫。對氣候變化影響最大的是二氧化碳。二氧化碳的生命期很長,一旦排放到大氣中,最長可生存200年,因而最受關注。排放溫室氣體的人類活動包括所有的化石能源燃燒后排放的二氧化碳。在化石能源中,煤含碳量最高,石油次之,天然氣較低。1860年以來,全球平均溫度升高了0?郾6℃±0?郾2℃。近百年來最暖的年份均出現在1983年以后,20世紀北半球溫度的增幅是過去1000年中最高的。
據資料顯示,近百年來大氣中溫室氣體濃度明顯增加,大氣中二氧化碳的濃度已達到過去42萬年中的最高值。近百年里降水分布也發生了變化,大陸地區尤其是中高緯度地區降水增加,非洲等一些地區降水減少。有些地區極端天氣氣候事件(厄爾尼諾、干旱、洪澇、雷暴、冰雹、風暴、高溫天氣和沙塵暴等)的出現頻率與強度增加。
閱讀上文后請同學們回答下列問題:
(1)什么是溫室效應?其主要影響因素是什么?
(2)文中提到“我國是世界上氣候變化的敏感區和脆弱區之一”,面對溫室效應的影響你有什么想法?我們應該怎么做?
答案:(1)大氣中的二氧化碳等氣體透過太陽短波輻射,使地球表面升溫,但阻擋地球表面向宇宙空間發射長波輻射,從而使大氣增溫。由于二氧化碳等氣體的這一作用與“溫室”的作用類似,故稱之為“溫室效應”,二氧化碳等氣體則被稱為“溫室氣體”。
【關鍵詞】二氧化碳；科學視野；學習興趣
初中化學新課標指出：在化學教學中，通過幫助學生了解化學制品對人類健康的影響，懂得運用化學知識和方法治理環境，合理地開發和利用化學資源，逐步學會從化學的角度認識自然與環境的關系，分析有關的社會現象。
本文以二氧化碳一節內容的學習為例，在講授完畢本節內容后，教師可以設置問題或布置任務：如果二氧化碳過度排放，將對人類產生什么危害呢？人類又將如何應對呢？由此引導學生深入思考。然后老師可以依據調研情況向學生說明：空氣中大量排放的二氧化碳導致地表溫度上升、冰川溶化、海平面上升、給人類帶來災難。盡管目前還無法科學計量，但確有跡象表明CO2所引起的氣候變化是很顯著的。控制減少大氣中二氧化碳的含量已引起全世界科學家的重視，在努力尋找轉化的方法，以保護環境。那么如何做到CO2的減排、封存和利用呢。在此可以向學生講授當今二氧化碳處理利用的現狀，以達到拓展學生科學視野、激發學習興趣、提高環保意識的目的。
1.生物技術
利用光合作用吸收儲存二氧化碳，是控制二氧化碳最直接、副作用最小的方法。減少大氣中二氧化碳含量最簡單的辦法就是植樹造林，也是最廉價的解決方案。樹木在生長的過程中從空氣吸收二氧化碳，放出氧氣，以木材的形式存儲碳。據估計，全世界森林中總共存儲著近1萬億噸碳。然而，利用植物光合作用降低二氧化碳的效率很低，因為需要大量的土地來植樹或農作物。據計算，要平衡目前全球二氧化碳排放值，人們必須每年種植相當于整個印度國土那么大面積的森林，顯然這是不可能的。但生物吸收二氧化碳的方法并非窮途末路，研究發現海洋生物吸收二氧化碳的潛力巨大。日本科學家已經篩選出幾種能在高濃度二氧化碳下繁殖的海藻并計劃在太平洋海岸進行繁殖，以吸收附近工業區排出的二氧化碳。美國一些研究人員以加州巨藻為載體，繁殖一種可吸收二氧化碳的鈣質海藻，形成碳酸鈣沉入海底，騰出的巨藻表面可供繼續繁殖。
2.能源革新
二氧化碳的排放在很大程度上取決于為獲得能量而進行的礦物燃料燃燒，因此改革能源形式或能量來源稱為減少二氧化碳排放的一個突破口，這也符合污染控制的原則，從源頭上控制二氧化碳的生產。
（1）燃料脫碳：即以含碳量較低的燃料（如石油和天然氣）或無碳燃料（如氫氣）取代含碳量較高的燃料（如煤），使得每單位能耗量的平均二氧化碳排放量減少。20世紀80年代美國化工界就提出將煤、生物體等不清潔燃料與氫氣反應生成甲烷、一氧化碳、氫以及固態焦炭等，再將甲烷高溫分解成氫，一氧化碳以及固體炭黑，然后氫與一氧化碳合成甲醇，未反應的氫與一氧化碳作為原料循環使用。
（2）燃料電池：即以電化學氧化產生電力，直接將化學能轉化為電能，燃燒效率達到40%-60%（與之相比火力發電的效率僅為30%左右），大幅節約了初級能源，避免了大量污染。重要的是，燃料電池是以氫為燃料的，燃燒產物是水，既解決了能源產生和輸送，又避免了環境污染。
3.二氧化碳的收集
二氧化碳的人為排放源主要有汽車、工廠等。然而在眾多汽車上安裝收集二氧化碳的設備不現實，目前把收集二氧化碳的工作重點放在了以燃燒礦物燃料為主的發電廠上，這些發電廠的二氧化碳排放量大約占全世界二氧化碳排放量的1/4。在吸收塔中二氧化碳與醇胺接觸發生反應，釋放出濃縮的二氧化碳，并還原成化學吸收劑。另外，比較理想的辦法是將收集到的二氧化碳輸送到地下或海洋深處埋藏起來。石油開采行業中有些油田為了增加留在地層孔隙中難以開采的石油產量，向地下注入壓縮二氧化碳，以增大地下壓力，增強原油流動性，提高原油的采收率。目前，美國每年有近百個油田為提高原油產量向地下注入500萬噸左右的二氧化碳。盡管封閉的地質結構是人們最理想的二氧化碳儲存之處，但是一些科學家指出，深海才是未來溫室氣體最大的潛在儲存庫。海洋表面每天都要吸收2000萬噸的二氧化碳。據估計，以海水溶解方式總共儲有46萬億噸二氧化碳，但其容量還要大很多。因此即使人類向海洋加入兩倍前工業時代大氣濃度的二氧化碳，海洋的碳含量的變化也不超過2%。而且，通過自然過程，排放到大氣中的二氧化碳早晚也會轉移到海洋中。
4.二氧化碳的資源化利用
二氧化碳作為新的碳源，開發綠色合成工藝已引起普遍關注。綜合利用二氧化碳并使之轉化為附加值較高的化工產品，不僅為碳一化工提供了廉價易得的原料，開辟了一條極為重要的非石油原料化學工業路線，而且在減輕全球溫室效應方面也具有重要的生態與社會意義。隨著人們對二氧化碳性質的深入了解，以及化工原料的改革，二氧化碳作為一種潛在的碳資源，越來越受到人們的重視，應用領域將得到有效開發。
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【作者簡介】
【摘 要】 初中化學新課標要求學生逐步學會從化學的角度認識自然與環境的關系，分析有關的社會現象。本文以二氧化碳內容的學習例，總結分析了二氧化碳綜合利用的策略技術，提出了拓展學生科學視野，激發學生學習興趣的方法。
關鍵詞 二氧化碳；科學視野；學習興趣
初中化學新課標指出：在化學教學中，通過幫助學生了解化學制品對人類健康的影響，懂得運用化學知識和方法治理環境，合理地開發和利用化學資源，逐步學會從化學的角度認識自然與環境的關系，分析有關的社會現象。
本文以二氧化碳一節內容的學習為例，在講授完畢本節內容后，教師可以設置問題或布置任務：如果二氧化碳過度排放，將對人類產生什么危害呢？人類又將如何應對呢？由此引導學生深入思考。然后老師可以依據調研情況向學生說明：空氣中大量排放的二氧化碳導致地表溫度上升、冰川溶化、海平面上升、給人類帶來災難。盡管目前還無法科學計量，但確有跡象表明CO2所引起的氣候變化是很顯著的。控制減少大氣中二氧化碳的含量已引起全世界科學家的重視，在努力尋找轉化的方法，以保護環境。那么如何做到CO2的減排、封存和利用呢。在此可以向學生講授當今二氧化碳處理利用的現狀，以達到拓展學生科學視野、激發學習興趣、提高環保意識的目的。
1.生物技術
利用光合作用吸收儲存二氧化碳，是控制二氧化碳最直接、副作用最小的方法。減少大氣中二氧化碳含量最簡單的辦法就是植樹造林，也是最廉價的解決方案。樹木在生長的過程中從空氣吸收二氧化碳，放出氧氣，以木材的形式存儲碳。據估計，全世界森林中總共存儲著近1萬億噸碳。然而，利用植物光合作用降低二氧化碳的效率很低，因為需要大量的土地來植樹或農作物。據計算，要平衡目前全球二氧化碳排放值，人們必須每年種植相當于整個印度國土那么大面積的森林，顯然這是不可能的。但生物吸收二氧化碳的方法并非窮途末路，研究發現海洋生物吸收二氧化碳的潛力巨大。日本科學家已經篩選出幾種能在高濃度二氧化碳下繁殖的海藻并計劃在太平洋海岸進行繁殖，以吸收附近工業區排出的二氧化碳。美國一些研究人員以加州巨藻為載體，繁殖一種可吸收二氧化碳的鈣質海藻，形成碳酸鈣沉入海底，騰出的巨藻表面可供繼續繁殖。
2.能源革新
二氧化碳的排放在很大程度上取決于為獲得能量而進行的礦物燃料燃燒，因此改革能源形式或能量來源稱為減少二氧化碳排放的一個突破口，這也符合污染控制的原則，從源頭上控制二氧化碳的生產。
（1）燃料脫碳：即以含碳量較低的燃料（如石油和天然氣）或無碳燃料（如氫氣）取代含碳量較高的燃料（如煤），使得每單位能耗量的平均二氧化碳排放量減少。20世紀80年代美國化工界就提出將煤、生物體等不清潔燃料與氫氣反應生成甲烷、一氧化碳、氫以及固態焦炭等，再將甲烷高溫分解成氫，一氧化碳以及固體炭黑，然后氫與一氧化碳合成甲醇，未反應的氫與一氧化碳作為原料循環使用。
（2）燃料電池：即以電化學氧化產生電力，直接將化學能轉化為電能，燃燒效率達到40%-60%（與之相比火力發電的效率僅為30%左右），大幅節約了初級能源，避免了大量污染。重要的是，燃料電池是以氫為燃料的，燃燒產物是水，既解決了能源產生和輸送，又避免了環境污染。
3.二氧化碳的收集
二氧化碳的人為排放源主要有汽車、工廠等。然而在眾多汽車上安裝收集二氧化碳的設備不現實，目前把收集二氧化碳的工作重點放在了以燃燒礦物燃料為主的發電廠上，這些發電廠的二氧化碳排放量大約占全世界二氧化碳排放量的1/4。在吸收塔中二氧化碳與醇胺接觸發生反應，釋放出濃縮的二氧化碳，并還原成化學吸收劑。另外，比較理想的辦法是將收集到的二氧化碳輸送到地下或海洋深處埋藏起來。石油開采行業中有些油田為了增加留在地層孔隙中難以開采的石油產量，向地下注入壓縮二氧化碳，以增大地下壓力，增強原油流動性，提高原油的采收率。目前，美國每年有近百個油田為提高原油產量向地下注入500萬噸左右的二氧化碳。盡管封閉的地質結構是人們最理想的二氧化碳儲存之處，但是一些科學家指出，深海才是未來溫室氣體最大的潛在儲存庫。海洋表面每天都要吸收2000萬噸的二氧化碳。據估計，以海水溶解方式總共儲有46萬億噸二氧化碳，但其容量還要大很多。因此即使人類向海洋加入兩倍前工業時代大氣濃度的二氧化碳，海洋的碳含量的變化也不超過2%。而且，通過自然過程，排放到大氣中的二氧化碳早晚也會轉移到海洋中。
4.二氧化碳的資源化利用
二氧化碳作為新的碳源，開發綠色合成工藝已引起普遍關注。綜合利用二氧化碳并使之轉化為附加值較高的化工產品，不僅為碳一化工提供了廉價易得的原料，開辟了一條極為重要的非石油原料化學工業路線，而且在減輕全球溫室效應方面也具有重要的生態與社會意義。隨著人們對二氧化碳性質的深入了解，以及化工原料的改革，二氧化碳作為一種潛在的碳資源，越來越受到人們的重視，應用領域將得到有效開發。
參考文獻
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